Montag, 16. November 2015

Die Physik der Maschinen lügt nicht

„Oh je“, dachte ich mir, als ich die beiden Experten der Universität ETH Zürich sprechen hörte. Im schönsten „Schwiizerdütsch“ philosophierten sie gerade über das Einrichten ihres „Blind Jugglers“ im phaeno. Wenn ich jetzt bei der Erklärung so wenig verstehe, wie bei ihrer Unterhaltung, was mache ich dann nur? Aber Philipp Reist zerstreut gleich meine Bedenken. Sofort schaltet er auf verständlicheres „schweizerisch“ um und erklärt mir sein Exponat mit einfachen Worten. Der „Blind Juggler“ jongliert vier Bälle gleichzeitig. Mal im Einklang und mal total chaotisch. Die Bedienknöpfe gefallen mir sofort: Chaos, Ordnung steht da drauf. Und tatsächlich, es funktioniert! „Wenn das immer so einfach wäre“, denke ich im Stillen. Als dreifache Mama würde ich mir manchmal so einen Knopf fürs Kinderzimmer wünschen. Die Idee für dieses Exponat wurde im Team von Professor Raffaello D´Andrea an der ETH Zürich entwickelt. Das Team arbeitet gerne mit Maschinen wie dem „Blind Juggler“ erklärt mir Reist. „Die Physik der Maschinen lügt nicht wenn wir neue Algorithmen und Theorien testen“, meint er.


Erster Testdurchlauf beim Aufbau des "Blind Juggler" im phaeno.
Der Arbeitsablauf ist dabei vorgegeben. Zuerst zieht sich der Forscher, in diesem Fall Reist in sein stilles Kämmerlein zurück und rechnet und rechnet. Zum Beispiel musste die Krümmung der vier Plattensegmente genau berechnet werden. Zuerst fällt mir gar nicht auf, dass sie gekrümmt ist. Beim Abtasten spürt man es aber doch. Alle vier sind wie kleine Parabolspiegel geformt. So halten sie die kleinen Bälle auf der Platte und verhindern meist, dass sie wegspringen. Dann musste die Bewegungen der Platte gefunden werden, die zu der Ordnung oder eben dem Chaos führen. „Für diese Bälle haben wir die Ordnungs-Bewegung so berechnet, dass die verschiedenen Ballsprunghöhen automatisch stabilisiert werden, was dann eben zur Ordnung führt. Für die zweite, Chaos auslösende Bewegung haben wir geschaut, dass das resultierende Chaos die Bälle nicht zu hoch springen lässt und dass der Motor nicht überhitzt.“ Die Maschine kann eine Eigenschaft von Chaos in komplexen Systemen gut illustrieren: Wenn der Chaos-Modus aktiviert wird, springen die Bälle sehr schnell sehr unterschiedlich, weil die Bewegungen sehr empfindlich werden auf kleine Störungen oder unterschiedliche Ausgangspositionen der Bälle. Deshalb wäre es sogar mit sehr genauen Messsystemen und Supercomputern sehr schwierig, die Bewegungen der Bälle vorauszusagen. „Das ist ähnlich dazu, dass es immer noch sehr schwierig ist, das Wetter über längere Zeiträume vorauszusagen“, meint Reist.


Die beiden Ingenieure testen ob die Kugeln so springen, wie sie sollten. Ein bisschen Feinschliff ist noch nötig.
Ihren Namen hat die Maschine erhalten, weil sie keine Kameras oder andere Sensoren braucht, um die Bälle zu jonglieren. Ermöglicht wird dies durch die genau berechnete Form und Bewegung der Platte.

Sein Kollege Koch entwickelte dann in seiner Diplomarbeit den Prototyp zum Ausstellungsexponat weiter. „Das Design musste robuster werden“, erklärt er mir. Dafür stand ihnen das Technorama zur Seite. In diesem Science Center in der Schweiz konnten sie ihre Prototypen mit Besuchern testen. „Manche Besucher probieren es nur schnell aus und gehen zum nächsten Exponat. Aber einige beschäftigen sich sehr lange mit dem Blind Juggler. Und dafür hat sich die Entwicklung gelohnt“, erklärt er mir.


Der "Blind Juggler" wurde vom phaeno Freundeskreis erworben und gehört somit zur Dauerausstellung.
Beide wollen nach der ETH zurück in die Industrie wechseln. Reist wird an Flugmaschinen für Shows mitarbeiten und Koch bei einer Sensortechnikfirma. Beide fühlen sich auf ihre Arbeit durch ihr Studium und die Forschungsarbeiten gut vorbereitet.

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